消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出

消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出62.消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出消弧線圈的工作原理中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)的電容電流也存在電容。對(duì)于中壓配電網(wǎng)，由于線路長度相對(duì)于工頻波長來講要短得多，這些分布電容可以用集中參數(shù)電容代替。一般來講，各相對(duì)地電容Ca

C C，b c相間電容C C C 。對(duì)于電纜網(wǎng)絡(luò)和經(jīng)過換位處理后的架空線路，各相參ab bc ca數(shù)相差很小，可以認(rèn)為Ca

C Cb

C C0 ab bc

C 2-1a。mBCCmCcBmC. .NIIBCCmCcBmC. .NIIC B.ICbC. .m120U=UN0aA.IDC60CC0 0C0. . I=I+IDC B CA.IB2-1a 等值電路2-1b向量圖圖2-1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的電流電壓向量圖BC相的對(duì)地電容電流為：I I 3CU(2-1-2)A將由零變?yōu)橄嚯妷?，BC相對(duì)地電壓上升為線電壓。于B C 0 ω=2πf—工頻角頻率U —系統(tǒng)相電壓，其方向分別領(lǐng)先于U 和U 90，見圖2-1b BA CA2-1b中可以看出接地電流：I I cos30I DC B C 0 3倍，方向落后于A相正常時(shí)相電壓90。由于接地電流和接地相正常時(shí)的相電壓相差 地電流過零時(shí)，加在弧隙兩端的電源電壓為最大值，因此故障點(diǎn)的電弧不易熄滅。當(dāng)接地電容能導(dǎo)致危急的過電壓。穩(wěn)定性的弧光接地能進(jìn)展成多相短路。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的中性點(diǎn)位移電壓對(duì)地電位叫中性點(diǎn)的位移電壓，這一電壓的產(chǎn)生主要是由于各相對(duì)地電容不相等所造成的。設(shè)各相對(duì)地電容分別為 Cr.U.

，各相絕緣的對(duì)地泄漏電阻分別B. Kc U.

a

C C)b c

(2-1-2)式中R”

1jd” r3. C a2C

bcaCbcK ac Ca

C Cb cd”.

R”(Ca

1C C)b cabc,r,abc,r,r且r r r r三相電源電壓平衡且以.U2-2所示，a b ca2U ,U. Ca b cAaU aej120，則不對(duì)稱電壓為A A.IB.IBCCNU.IAPDACCCrrra c b a c b圖2-2 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)自然不平衡電壓U PD.j(C a2C aC)abcUj(C C C)a b c3 rj(Cj(Caa2C aC).1C C)bc1Ua b c1jc正常運(yùn)行時(shí)因?qū)Ь€不對(duì)稱布置所引起的電網(wǎng)不對(duì)稱度是不高的，尤其是電纜網(wǎng)絡(luò)其值更小，表2-1列出了作者對(duì)67個(gè)煤礦6KV電纜電網(wǎng)的測(cè)定結(jié)果，從表中可見，占實(shí)測(cè)總體的電網(wǎng)其自然不對(duì)稱度小于0.54%，所以中性點(diǎn)電壓位移較小。但是當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生一相導(dǎo)線斷線、或兩相導(dǎo)線同一處斷線、或開關(guān)性點(diǎn)的位移電壓可能到達(dá)很高的數(shù)值。1-1煤礦6KV電網(wǎng)自然不對(duì)稱度分布規(guī)律Kc0.02~0.28~ 0.54~ 0.80~1.06~1.32~1.58~(%)0.280.54 0.80 1.061.321.581.84頻數(shù)4611 4 3102fi頻i頻f/ni率0.6870.1640.060.0450.01500.030中性點(diǎn)參加消弧線圈后，起到三個(gè)方面的作用，即大大減小故障點(diǎn)接地電器飽和而引發(fā)鐵磁諧振。補(bǔ)償原理如圖2-3所示系統(tǒng)中性點(diǎn)接入消弧線圈。當(dāng) A相接地時(shí)，中性點(diǎn)電壓U 將N由零上升到相電壓，于是消弧線圈中將產(chǎn)生電流 I.，它的大小為L I N L L L其方向由故障點(diǎn)流回系統(tǒng)，較中性點(diǎn)的電壓滯后 90，亦即較A相正常時(shí)的相.電壓領(lǐng)先90。此時(shí)由故障點(diǎn)流回系統(tǒng)的接地電容電流 IC

滯后正常運(yùn)行時(shí)的相90，所以消弧線圈電感電流和接地電容電流的方向相反。假設(shè)適中選擇消弧線圈L值的大小，使L 1 ,則：I3C 0

U L 0 那么通過故障點(diǎn)的電流將等于零。即接地電容電流 IC流I 所補(bǔ)償，從而使得電弧自動(dòng)熄滅。L

全部被消弧線圈的電感電C a b C當(dāng)消弧線圈電感滿足L1/3C0當(dāng)消弧線圈電感滿足L1/3C

的條件時(shí)，IL的條件時(shí)，I

I ,0 稱為全補(bǔ)償CI ,0 稱為過補(bǔ)償。0當(dāng)消弧線圈電感滿足L1/3C0

L的條件時(shí)，IL

CI ,0 稱為欠補(bǔ)償。C際接地電流中不僅含有電容電流，還有少量的阻性電流和肯定量的諧波電流，而阻性電流和諧波電流是不能被消弧線圈電感電流補(bǔ)償?shù)舻?，所以補(bǔ)償后的殘流應(yīng)由三局部組成，即工頻電流

(它可能是容性、也可能是感性、也可能被50)、阻性電流

和諧波電流IR

，其表達(dá)式為I250I250I2I2RX)2(dI )2I2C C Xg

(2-1-4)BBCN. .I IC BBCL.ILAN.IL.IDCC C C0 0 0.IDC.UA .IL(a)等值電路(b)向量圖圖2-3 消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的等值回路和向量圖通常，我們用脫諧度表示消弧線圈的調(diào)諧狀況，其定義為ICILI(CC C )abC(C1CC )(2-1-3)式中 d為消弧線圈補(bǔ)償電網(wǎng)的阻尼率，它同未補(bǔ)償電網(wǎng) d”是有區(qū)分的，具體爭論見下節(jié)。關(guān)于串聯(lián)諧振問題的爭論圖2-4 為考慮了各相絕緣泄漏電阻和消弧線圈的有功損耗后的補(bǔ)償電網(wǎng)等值電路，其中L是消弧線圈電感，r0代表消弧線圈有功損耗的等值電阻。設(shè)三相電源電壓完全平衡、各相泄漏電阻彼此相等，且以 A相作為參考相量。用戴維南定理可以得到補(bǔ)償電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的零序等效電路如圖 2-5a 圖中. .U 為電網(wǎng)末補(bǔ)償時(shí)的不平衡電壓，U 為補(bǔ)償后中性點(diǎn)位移電壓?？梢姷刃щ奝D N路是一個(gè)串聯(lián)LC電路，當(dāng)接近諧振條件時(shí)回路中電流很大，消弧線圈上電壓也即中性點(diǎn)位移電壓很大。運(yùn)行中規(guī)定中性點(diǎn)位移電壓不應(yīng)大于 其表達(dá)式為：.IB.ICB C. NI .L IAr0 L AAC C Ca c b

r r ra c b圖2-4 消弧線圈正常運(yùn)行時(shí)的等值圖.U .

j(Ca

a2Cb

aC)c UN j(C

C

)j

13 a b

L r r0 j(Ca

a2Cb

aC)c Uj(C

C Ca b

)j 1 1 L Rj(C a2Ca b

aC)c j(Ca

C C)b c Uj(Ca

C Cb

1 Lj 1j(Ca

C Cb

) R(Ca

C C)b c. . Kc U UPD

(2-1-5)jd jd式中113R r r0d 1

補(bǔ)償電網(wǎng)的阻尼率R(C C C)a b c消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出11電網(wǎng)的阻尼率一般約為3%~5%6KV電網(wǎng)，由于井下電纜工作環(huán)境惡劣，其電網(wǎng)阻尼率偏大，實(shí)測(cè)結(jié)果說明其值約在 7%左右。中性點(diǎn)位移電壓的大小為：cU K Uc

(2-1-6)N 2d2 2-6為中性點(diǎn)位移電壓隨脫諧度變化的關(guān)系曲線?？梢娤【€圈接地系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓的大小與脫諧度有關(guān)，脫諧度越小，中性點(diǎn)位移電壓越高；脫諧度等于零即諧振補(bǔ)償時(shí)，中性點(diǎn)的電壓最高，此時(shí)的電壓即為補(bǔ)償系統(tǒng)的串聯(lián)諧振電壓。.UPD KMNrC C Cra b 3

r0 L

.AUAC L R(a)正常運(yùn)行時(shí) (b)單相接地時(shí)圖2-5 補(bǔ)償電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)及單相接地時(shí)的零序等值電路U UN PD0.50.450.40.350.30.250.20.150.10.050-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1圖2-6 不同d值下中性點(diǎn)位移電壓與脫諧度的關(guān)系曲線弧隙恢復(fù)電壓與脫諧度的關(guān)系減緩接地點(diǎn)恢復(fù)電壓的上升速度是消弧線圈的其次個(gè)作用， 當(dāng)電網(wǎng)A相發(fā)生單相接地時(shí)，其零序等效電路如圖 2-5b所示，圖中C (C C C)3C， a b c 0流過開關(guān)K的電流代表殘流，當(dāng)電弧熄滅時(shí)，相當(dāng)于 K翻開；M、N兩點(diǎn)間電壓相當(dāng)于弧隙的恢復(fù)電壓，M點(diǎn)電壓取決于實(shí)際電網(wǎng)A相電壓的變化，假設(shè)熄弧時(shí)該相的初相位為角，電源電壓最大值為U ，則mu (t)UA

ej(t)mN點(diǎn)電壓的變化規(guī)律取決于圖中 L兩端電壓的變化，它對(duì)應(yīng)于補(bǔ)償電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓的變化。由于該零序等值電路的衰減系數(shù)為 1 1 2RC

2R(Ca

C C) 2b c電路自振角頻率為3CL013CL010故有

(1)2u (t)UL

etej(0t)m因此得故障相對(duì)地的恢復(fù)電壓為u(t)uA

(t)uL

(t)U (ej(t)etej(0t))m djtU m

) (2-1-7)完全調(diào)諧時(shí)，0，上式變?yōu)?dtu(t)U

m

)此時(shí)，恢復(fù)電壓包線按指數(shù)規(guī)律從零上升至 U ，波形如圖2-7a所示。當(dāng)脫諧m時(shí)，0，恢復(fù)電壓將消滅拍振現(xiàn)象，波形如圖 2-7b，其拍振周期T為消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出12u(t)/Umu(t)/Um10.5u(t)/Um2100-0.5-1-1050t0,d0.05,0100-2050t0.2,d0.05,0100(a)(b)圖2-7 故障相恢復(fù)電壓波形T0恢復(fù)電壓的包線表達(dá)式為1edt1edt2e2tcosd20 m

(2-1-8)

u(t)11edt2e2tcosd2d

(2-8-9)Um圖2-8/d值下恢復(fù)電壓的包線，這些曲線說明：當(dāng)補(bǔ)償電網(wǎng)阻尼率確定后，脫諧度減小時(shí)，包線的幅值和增長速度均減小，有利于接地電弧的熄滅。u(t)的最大上升速度可近似表達(dá)為0du(du(t)dt0d22 U (2-8-10)2 mmax于電弧的熄滅，但它可以促使系統(tǒng)的三相對(duì)地電壓在熄弧后快速的恢復(fù)對(duì)稱，減小電弧接地過電壓的幅值，所以通常沒有補(bǔ)償有功電流的必要。爭論指出，高頻電流重量的存在，一般不影響最終的熄弧[2]，所以也不需加以補(bǔ)償。消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出151.1.81.61.481.254130.820.610.4v/d=00.2000.511.522.533.544.55dt圖2-8 不同/d值下恢復(fù)電壓的包線消弧線圈對(duì)鐵磁諧振過電壓的抑制作用在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，消弧線圈的電感遠(yuǎn)較電磁式電壓互感諧振而產(chǎn)生過電壓。消弧線圈的自動(dòng)調(diào)諧一個(gè)是可調(diào)消弧電抗器。已提出的自動(dòng)調(diào)諧原理不少，大體上可分為五類，諧振法、相位移法、電容電流間接檢測(cè)法、附加電源法及模型法。依據(jù)轉(zhuǎn)變電感方法的不同，可調(diào)消弧電抗器可分為四類，調(diào)匝式、調(diào)氣隙式、直流偏磁式、斬波式。其中調(diào)匝式又分為有載分接開關(guān)調(diào)匝、晶閘管調(diào)匝、帶電容補(bǔ)償?shù)恼{(diào)匝等多種，偏磁式可分為橫向勵(lì)磁、縱向勵(lì)磁和縱橫向勵(lì)磁三種類型。各種自動(dòng)調(diào)諧原理與各種可調(diào)消弧電抗器的組合，構(gòu)成了各式各樣的自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈。自動(dòng)調(diào)諧原理諧振法諧振法又稱極值法。從2.1.3中式(2-1-5) 可見，當(dāng)電網(wǎng)的阻尼率d和電網(wǎng)不對(duì)稱度KC

肯定時(shí)，UN

的下降而增大，當(dāng)0時(shí)，到達(dá)最大值U

，NmaxUNmax

即為串聯(lián)諧振電壓。0的狀態(tài)也就是全補(bǔ)償狀態(tài)。所以可以利用檢測(cè)中性點(diǎn)位移電壓大小的方法將消弧線圈調(diào)諧至全補(bǔ)償或接近全補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。從下面三個(gè)方面對(duì)這種方法做出評(píng)價(jià)。調(diào)諧準(zhǔn)確性問題。這種誤差是由于消弧線圈的非線性造成的?？偟膩碇v，Petersen電抗線圈是線性的，但是當(dāng)施加在該線圈上的電壓過于遠(yuǎn)離其額定電壓時(shí)，其伏安特性呈現(xiàn)較強(qiáng)的非線性。表2-2-1XDZ-1000/35消弧線圈分別在額定電壓下和500V電壓作用下各分抽頭的電抗值()，可見其數(shù)值有明顯的差異。在正常運(yùn)行狀況下，消弧線圈端電壓較小(尤其是在電纜系統(tǒng)中)，此時(shí)得到的調(diào)諧結(jié)果在消滅單相接地后就要有較大的偏差。所以，對(duì)不對(duì)稱度格外小的電網(wǎng)其調(diào)諧精度不抱負(fù)。表2-2-112345678922221111.974859779.6709.9645.9592.5548.6516.7500v1078943.4813740.7680.3628.9574.7531.9495串聯(lián)諧振過電壓問題。該方法的調(diào)整過程也就是補(bǔ)償電網(wǎng)發(fā)生串聯(lián)諧振的過當(dāng)?shù)奶幚泶胧?。事?shí)上，消弧線圈長期工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)是不好的。參數(shù)整定問題。它不能接照確定的脫諧度調(diào)整消弧線圈運(yùn)行，而只能將消弧線圈調(diào)諧至全補(bǔ)償位置，或著按中性點(diǎn)位移電壓不超過某肯定值調(diào)諧，無法整定消弧線圈脫諧度。靈敏度問題。式(2-1-6)針對(duì)求導(dǎo)數(shù)得dU K(2d(2d2)32

(2-2-1)d dUNd3000200010000

00.500.5%,Uc

3637V〕圖2-2-1 dUN

/d與關(guān)系曲線UN

的變化呈單調(diào)遞減規(guī)律，圖2-2-1dUN

/d隨的變化曲線，從圖中可見當(dāng)較大或較小時(shí)，dUN

較小，這說明此時(shí)UN

的變化不敏感。當(dāng)取某一中間值時(shí)，dUN求出

/d較大，這一中間數(shù)值可以用下式d2UN

(22d2)KU 0(2d(2d2)522222 d即當(dāng)

d時(shí)，U22N22

的變化最敏感。總之，當(dāng)消弧線圈遠(yuǎn)離全補(bǔ)償狀態(tài)，或在接近全補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，的下降對(duì)UN

的上升影響較小，靈敏度不高。相位角法這種方法是依據(jù)中性點(diǎn)位移電壓相位角與脫諧度的關(guān)系來調(diào)諧消弧線圈. .UN

AU.A.N.

0

， 為電網(wǎng)中性點(diǎn)末加消弧線圈時(shí)，中性點(diǎn)電壓 U 相0 PDUA

的相位角G C tg1 2 1 (2-2-3)0 G 1式中

C 2tg1因d”20 故

(1)(d”q)d”2d”(1)q

(2-2-4) 1(1)(d”q)tg

d”(1

)q

(2-2-5)G 111 raC C

r rb cC Cb c211 r r3(3(1r

1 3(Cr c

C)c c2cL

1)(2Cr b

C C)b cqr0 N

(1)(d”q)d”(1)q

(2-2-6)從上式可見，在d”、q、的狀況下，與 有確定的函數(shù)關(guān)系。這0 N說明可依據(jù)中性點(diǎn)電壓對(duì)參考電壓的相位移角進(jìn)展自動(dòng)調(diào)諧。對(duì)一個(gè)實(shí)際的電網(wǎng)，即使電容電流不變，0

變化仍很大，這就給調(diào)諧帶來了誤差。實(shí)際應(yīng)用中CC C Ca b

C，r0

r rb

r，代入式(2-2-3) 得 tg10

3r3C0

tg1d” tg1N

(1)(d”q)d”(1)q

1d”

(2-2-7)由于實(shí)際電網(wǎng)并不對(duì)稱，電網(wǎng)阻尼率 而轉(zhuǎn)變，消弧線圈的q值也同其承受的電壓大小有關(guān)。這些不確定因素可能產(chǎn)這些因素都限制了相位移法的使用。電容電流間接檢測(cè)法該方法的根本思想是，通過轉(zhuǎn)變消弧線圈的電感值，造成其兩端電壓發(fā)生變化，同時(shí)消弧線圈中電流也隨之轉(zhuǎn)變，檢測(cè)電壓和電流值以及相應(yīng)的相角差，間接計(jì)算出系統(tǒng)單相接地電容電流或系統(tǒng)對(duì)地電容，據(jù)此調(diào)諧消弧線圈。無視電網(wǎng)阻尼率時(shí)的計(jì)算方法。設(shè)對(duì)應(yīng)于分抽頭 T1和T2時(shí)的中性點(diǎn)位移U

和UN1

，各分抽頭對(duì)應(yīng)的消弧線圈電流值分別為 I 和I ，L1 L2d0(2-1-6)得cU KUc

(2-2-8)N1 I Ic L1IU KN2 Ic

cUcI (2-8-9)cL2Ic解得I UL2 U

N1IL1UI N2 (2-8-10)Uc1UN1N2從上式可見測(cè)得兩次中性點(diǎn)電壓后，電網(wǎng)三相對(duì)地總電容及消弧線圈脫諧度就可求得。實(shí)際應(yīng)用中，這種方法由于無視了電網(wǎng)阻尼率以及 的不同時(shí)性，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性較差。

和U 測(cè)量N1 N2利用兩分接頭對(duì)應(yīng)的零序電流相位差的計(jì)算方法。假設(shè)消弧線圈中人為串有較大阻尼電阻RZ

RZ

的電阻值，則測(cè)量消弧線圈兩個(gè)檔位的零序I01

和I 及它們之間的相角差，就可以計(jì)算出電網(wǎng)脫諧度。設(shè)X為系02 c統(tǒng)對(duì)地總?cè)菘筙 c (Ca

1C C)b cX XL1

分別為對(duì)應(yīng)于消弧線圈T、TL2 1 2

抽頭時(shí)的感抗，其數(shù)值是的，UPD為消弧線圈斷開時(shí)系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓。圖2-2-2aRZ較大時(shí)，由于電網(wǎng)本身阻尼率相對(duì)很小，所以圖 2-2-2a中可以無視電網(wǎng)各相絕緣泄漏電阻r和消弧線圈并聯(lián)等效電阻r0的阻尼作用。則圖2-2-2a 變?yōu)閳D2-2-2b，其對(duì)應(yīng)的零序阻抗三角形如圖2-2-2c所示。依據(jù)阻抗三角形可列寫以下方程消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出182 I 02

L12X Rc Z

tgXL1依據(jù)上述算法，最終可求得對(duì)應(yīng)分接頭 T1

1

T2

的脫諧度 2

0

0

不需調(diào)整。假設(shè)1 0

1

的符號(hào)，跟據(jù)該符號(hào)的正或負(fù)，進(jìn)展相應(yīng)的分接頭0Z sinZ sinX2Z UPDcosL122I02Z UPD1I01T2UPDT2UPDRr0XLT1XLT1OOZX-X2C L2X-XRXCr3RXZC L11C22XL12(a)零序等值電路(b)簡化零序等值電路(c)零序阻抗三角形2-2-2帶串聯(lián)阻尼電阻的零序等值電路及零序阻抗三角形ZcosRX X Rtg1Zc L1 Z解得1cos1(2I01RZsin1)題。模型法電網(wǎng)電容電流由接入的線路總長度而確定，因此可以用合閘線路斷路器的多少來計(jì)算電容電流。設(shè)電網(wǎng)共有 n條線路，在模型上每一條線路相當(dāng)一個(gè)電阻，在這一電阻兩端并聯(lián)著與該線路斷路器觸頭全都的觸點(diǎn)，假設(shè)線路接入，則電阻被短路。圖2-2-5 中左邊的電阻串為電網(wǎng)中線路的模型，右邊的電阻串為消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出消弧線圈的工作原理及動(dòng)態(tài)消弧補(bǔ)償系統(tǒng)的提出20消弧線圈的模型。線路投入愈多，被短路的電阻愈多，因此經(jīng)左邊電阻串流到Rb的電流越大，其上面的壓降即為差動(dòng)放大器的一個(gè)輸入信號(hào)。差動(dòng)放大器的另一個(gè)輸入信號(hào)為消弧線圈模型電阻串底部電阻

的電壓降。假設(shè)二信b2.2.1.5附加電源法中性點(diǎn)附加電源法是在中性點(diǎn)的消弧線圈上附加一個(gè)信號(hào)源，用于2.2.1.5附加電源法中性點(diǎn)附加電源法是在中性點(diǎn)的消弧線圈上附加一個(gè)信號(hào)源，用于附加信號(hào)源的變壓器串接或并接在系統(tǒng)零序回路中，相當(dāng)于一個(gè)阻抗變換器，它反映了系統(tǒng)的零序回路阻抗的狀況。因此，檢測(cè)附加電壓與電流之間的相位關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)諧。事實(shí)上，由于系統(tǒng)消滅單相接地故障時(shí)，在中性點(diǎn)上消滅很高的電壓，對(duì)附加信號(hào)源需要實(shí)行很多措施來隔QFR1R*1 1K1QFK22R2R*2KQFR33R*33QFRR*iKiiiQFRK151515R*15RbR*bKA模型不僅格外困難，而且在某些狀況下不行能做的準(zhǔn)確。離，實(shí)現(xiàn)起來格外困難。另外，電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)位移電壓對(duì)該方法 圖2-2-3 電網(wǎng)模型調(diào)整精度影響較大，這些都限制了該方法的使用。檢測(cè)法有肯定的運(yùn)行閱歷，但應(yīng)用都有局限性。相對(duì)來講，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)展，承受微機(jī)掌握器后，電容電流檢測(cè)法具有優(yōu)越性。而模型法和附加電源法尚無運(yùn)行閱歷，只是做一些理論分析，實(shí)際應(yīng)用起來有難度?？煽叵【€圈直流偏磁式及斬波式。調(diào)匝式可控消弧線圈分級(jí)可調(diào)式等多種。這種消弧線圈靠轉(zhuǎn)變繞組的線圈匝數(shù)來轉(zhuǎn)變電感，電感量與匝數(shù)的平方成比例。因此其電感不連續(xù)可調(diào)。用有載分接開關(guān)取代 pertersen消弧線圈中的無激磁分接開關(guān)就變成了有載調(diào)匝式消弧線圈，它是由兩項(xiàng)久經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的設(shè)備－pertersen 有載分接開關(guān)組合而成，所以它是技術(shù)上最成熟的，也是目前使用最多的一種可控消弧線圈。其主要缺點(diǎn)是調(diào)整速度慢，有載開關(guān)每切換一檔需十余秒鐘，另外由于有運(yùn)動(dòng)部件，牢靠性差，使用壽命短。實(shí)際使用的產(chǎn)品中，為了減小造價(jià)，往往選用比消弧線圈額定電壓低的多的有載分接開關(guān)，所以在電網(wǎng)發(fā)生單相接地后，消弧線圈電壓上升到額定電壓，此時(shí)有載開關(guān)不允許動(dòng)作，消弧線圈電感不行調(diào)整。晶閘管調(diào)匝式消弧線圈是用雙向晶閘管開關(guān)代替有載分接開關(guān)，調(diào)整速度快，但高壓晶閘管本錢高，并且在很多狀況下需用多個(gè)額定電壓較低的晶閘管串聯(lián)組成高壓開關(guān)，可靠性及經(jīng)濟(jì)性都成問題。調(diào)匝式消弧線圈補(bǔ)償電流上下限之比一般為 2：1，分9 電容補(bǔ)償?shù)姆旨?jí)可調(diào)消弧線圈，補(bǔ)償電容的作用使各檔間電感級(jí)差變小。圖2-2-4 為帶電容補(bǔ)償?shù)姆旨?jí)可調(diào)消弧線圈。圖中L1為原消弧線圈高壓繞組，L2為加繞的低壓繞組，L2的容量為L1的一半，C1、C2、C3、C4的容量比為1：2：4：8，總?cè)萘繛橄【€圈的一半。利用 4組晶閘管開關(guān)的開通組合，可以得到14檔不同的電感電流。其補(bǔ)償電流上下限之比為 2：1。電容補(bǔ)償式消弧線圈還缺乏工程應(yīng)用的實(shí)踐閱歷。調(diào)氣隙式消弧線圈這種消弧線圈的工作原理是靠移動(dòng)插入線圈內(nèi)部的可動(dòng)鐵心來轉(zhuǎn)變磁導(dǎo)鐘。在額定電壓下消弧線圈噪音較大且鐵心不行調(diào)整 (由于此時(shí)靜動(dòng)鐵心間電磁力很大) 。這種消弧線圈國內(nèi)外都有一些運(yùn)行閱歷。閘流式消弧線圈這種消弧線圈的具體構(gòu)造可以有多種多樣，但其根本工作原理可以等效成圖2-2-5 所示電路。圖中總電感電流i i i 通過調(diào)整雙向晶閘管scr的控L L0 Lb制角iLb

的大小。當(dāng)晶閘管全導(dǎo)通時(shí)，iLb

為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，隨著導(dǎo)通角 的TiLb

變小同時(shí)其波形發(fā)生畸變，但在角較小時(shí)，總電感電流iL

的波形是可以承受的，角越大，電感電流iL

中的諧波就越嚴(yán)峻。所以閘流式消弧線圈iLiL0CiLiL0CCCCSCR1234L0LbSCR1SCR2SCR3SCR4iLB線圈樣機(jī)電流調(diào)整范圍只有10A。圖2-2-4 為帶電容補(bǔ)償?shù)姆旨?jí)可調(diào)消弧線圈 圖2-2-5閘流式消弧線圈原理圖直流偏磁式消弧線圈這種消弧線圈的工作原理是利用附加直流勵(lì)磁磁化鐵心， 磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)電感量連續(xù)變化。這類消弧線圈的構(gòu)造有多種，依據(jù)勵(lì)磁方式的不同，可分為他勵(lì)式和自勵(lì)式 (又稱磁閥式)兩種。他勵(lì)式又可分為橫向勵(lì)磁、縱向勵(lì)磁和縱橫向勵(lì)磁三種類型，具體實(shí)現(xiàn)方案有多種。直流偏磁式消弧線圈是一種可連續(xù)調(diào)整電感的消弧線圈，它的內(nèi)部為全靜態(tài)構(gòu)造，無運(yùn)動(dòng)部件，工作牢靠性高。其響應(yīng)速度快且可在消弧線圈承受高電壓時(shí)調(diào)整電感值。其補(bǔ)償電流上下限之比可到達(dá)6：1，是一種很有進(jìn)展前途的消弧電抗器。1993年底，在中國由本文作者研制的首臺(tái)直流偏磁式自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈投入工業(yè)運(yùn)行，取得了令人滿足的效果。經(jīng)過多年的爭論，時(shí)至今日，型偏磁式消弧線圈無論是在結(jié)構(gòu)上、還是在性能上都有很大改進(jìn)。本文第三、四兩章重點(diǎn)闡述作者這方面的爭論結(jié)果。值得一提的是，1996年由武漢水利電力大學(xué)研制的中國首臺(tái)磁閥式自動(dòng)跟蹤調(diào)諧消弧裝置在咸寧供電局 10KV電網(wǎng)投入運(yùn)行。以上介紹的都是單個(gè)的消弧電抗器，當(dāng)需要制造成接地變壓器同消弧電抗器合一的設(shè)備時(shí)，只需將調(diào)氣隙、施加直流偏磁或調(diào) 變壓器的零序磁路上即可。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)想消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后， 供給一電感電流IL

補(bǔ)償接地電容電流Ic

，使接地電流減小，也使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度降低，到達(dá)熄滅電弧的目的。當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時(shí)，不僅可以有效地削減產(chǎn)生弧光接地過電壓的機(jī)率，還可以有效地抑制過電壓的幅值，同時(shí)也最大限度的減小了故障點(diǎn)熱破壞作用及接地網(wǎng)的電壓上升等。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度確實(shí)定值越小越好，最好是處于全補(bǔ)償狀態(tài)，即調(diào)諧至諧振點(diǎn)上。但是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)或發(fā)生單相斷線、斷路器不同期合閘、非全相合閘從式(2-1-6) 可見，全補(bǔ)償時(shí)中性點(diǎn)電壓位移U 是電網(wǎng)自然不平衡電壓KUN c 的10~20倍